§ 4. Колебания камертона

Мы уже отметили, что большинство источников звука является колебательными системами. Легко убедиться в том, что звучащий камертон колеблется, причем форма его колебаний такая же, как и у маятника.

В качестве осциллографа можно по-прежнему использовать закопченную пластинку, приклеив пишущий волосок к ножке камертона.

Рис. 5. звуковой осциллограф с зеркальной разверткой

Но ввиду малости амплитуды и периода колебаний камертона с большим удобством можно применить осциллограф со световым указателем («зайчиком») и зеркальной разверткой, описанный ранее (см. том II, § 152). На рис. 5 показано, как это сделать.

К ножке камертона 1 приклеено легкое зеркальце 2. Световой луч, отразившись от этого зеркальца и от зеркального барабана 3, дает на стене светлое пятнышко (световой указатель). Если ударить камертон, то мы увидим, что пятнышко вытягивается в вертикальную полоску. Это происходит потому, что зеркальце 2 колеблется вместе с ножкой камертона.

Если теперь начать вращать барабан, то световому указателю будет сообщено горизонтальное перемещение, и полоска развернется в уже знакомую нам волнистую линию.

Амплитуда и период не дают полного представления о характере периодического движения. Можно представить себе чрезвычайно разнообразные периодические движения, имеющие одинаковые амплитуду и период, но совершенно различные по форме колебаний (по виду осциллограмм). Несколько примеров осциллограмм таких движений, представляющих колебания некоторых механических и электрических колебательных систем, показано на рис. 6.

Рис. 6. Примеры колебаний одинакового периода, но разной формы

Однако среди разнообразных по форме колебаний колебания маятника или камертона имеют особенное значение. Форма этих колебаний характерна дли очень большого числа колебательных систем. В частности, мы получим такую же осциллограмму, как и для маятника, если прикрепим пишущий волосок к колеблющейся металлической пластинке или к грузу, колеблющемуся на пружине. Ту же форму колебаний дает нам осциллограмма переменного тока (см. том II, § 153).

Поэтому необходимо подробнее ознакомиться с колебаниями указанной формы. В следующем параграфе мы увидим, что колебания такой формы, как у маятника, очень просто связаны с равномерным движением по окружности. Это даст нам и способ графического построения осциллограммы маятника.